一种监测系统的制作方法

本发明属于煤矿监测技术领域，更具体地，涉及一种监测系统。

背景技术：

在地下矿井的安全中，特别是煤矿的安全监管中，气体的监控是一个非常重要的问题。一方面，地下坑道中的氧气浓度关乎工作人员的生存环境，另一方面，因为煤矿的特殊性，为防止在采空区发生火灾，通过束管对气体监测防火是各大煤矿通用的作法。

在现有技术中，通常使用负压泵对矿井束管抽气以对待测区域的气体进行采样，但是这种方法的局限性很大：首先，监测的时效性受到极大的影响，而且因为气体在长距离传输过程中会产生吸附与混合，往往精度不高；其次，对于发生火灾最重要的温度采集，束管系统无能为力，更重要的是，束管系统的维护很麻烦，特别是长距离的束管，接头漏气会影响采集，而且一旦发生堵塞，排查疏通都很困难。

因此，期待发明一种监测系统，能够有效解决现有技术中由于采用束管导致的监测精度不高、无法实现温度采集及束管系统维护困难的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种监测系统，以解决现有技术中由于采用束管导致的监测精度不高、无法实现温度采集及束管系统维护困难的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种监测系统，用于监测煤矿内部的气体和温度，所述煤矿内部包括采空区、采区和安全区，所述监测系统包括气体传感探测系统、温度传感系统和数据处理系统；

所述气体传感探测系统包括气体传感器组和与所述气体传感器组相连接的光谱测量系统，其中，所述气体传感器组设于所述采空区内，所述光谱测量系统设于所述安全区内；

所述温度传感系统包括温度传感光纤和与所述温度传感光纤相连接的温度传感探测系统，其中，所述温度传感光纤设于所述采空区和所述采区内，所述温度传感探测系统设于所述安全区内；

所述气体传感探测系统和所述温度传感系统分别与所述数据处理系统相连接。

可选地，所述气体传感器组包括第一气体传感器组和第二气体传感器组，所述第一气体传感器组和所述第二气体传感器组分别设于所述采空区的密闭区内和所述采空区的间隔区内。

可选地，所述第一气体传感器组和所述第二气体传感器组分别与所述光谱测量系统相连接。

可选地，所述温度传感光纤包括第一温度传感光纤和第二温度传感光纤；

所述第一温度传感光纤设于所述密闭区内，所述第二温度传感光纤设于所述采区内。

可选地，所述温度传感探测系统包括第一探测子系统和第二探测子系统，所述第一探测子系统和所述第二探测子系统分别与所述第一温度传感光纤和所述第二温度传感光纤相连接。

可选地，所述光谱测量系统包括光谱仪和宽带光源；

所述第一气体传感器组和所述第二气体传感器组的输入端通过光开关与所述宽带光源相连接，所述第一气体传感器组和所述第二气体传感器组的输出端通过合束器与所述光谱仪相连接。

可选地，所述温度传感光纤通过连接光纤与所述温度传感探测系统相连接；

所述输入端分别通过连接光纤与所述宽带光源相连接，所述输出端通过连接光纤与所述光谱仪相连接。

可选地，所述第一气体传感器组和所述第二气体传感器组分别包括多个气体传感探头，所述多个气体传感探头相互并联连接。

可选地，还包括通信系统和设于所述采空区内的多个声光报警器；

所述声光报警器的数量与所述气体传感探头的数量相等，每个所述声光报警器与一个所述气体传感探头相邻设置；

所述数据处理系统通过所述通信系统与所述多个声光报警器相连接。

可选地，还包括声光预警系统，所述声光预警系统与所述数据处理系统相连接。

本发明的有益效果在于：

本发明的监测系统并行设立气体传感探测系统和温度传感系统，气体传感探测系统包括气体传感器组和光谱测量系统，气体传感器组设于采空区内，光谱测量系统设于安全区内，温度传感系统包括温度传感光纤和温度传感探测系统，温度传感光纤设于采空区和采区内，温度传感探测系统设于安全区内；数据处理系统分别与气体传感探测系统和温度传感系统相连接，从而实现了对煤矿内部的气体和温度的及时、高精度监测，且本监测系统维护简单，能够有效解决现有技术中由于采用束管而导致的监测精度不高、无法实现温度采集及束管系统维护困难的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的监测系统的分布网图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的监测系统的气体传感探测系统的工作状态图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的监测系统的皮带巷温度传感光纤、轨道巷温度传感光纤和掘进巷温度传感光纤之间串联连接的工作状态图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的监测系统的皮带巷温度传感光纤、轨道巷温度传感光纤和掘进巷温度传感光纤之间并联连接的工作状态图。

附图标记说明

1、采空区；101、间隔区；102、密闭区；2、采区；201、皮带巷；202、轨道巷；203、掘进巷；3、安全区；4、第一气体传感器组；5、第二气体传感器组；6、光谱测量系统；601、光谱仪；602、宽带光源；603、光开关；604、合束器；7、温度传感探测系统；701、第一探测子系统；702、第二探测子系统；703、第三探测子系统；704、第四探测子系统；8、数据处理系统；9、第二温度传感光纤；901、皮带巷温度传感光纤；902、轨道巷温度传感光纤；903、掘进巷温度传感光纤；10、第一温度传感光纤；11、声光报警器；12、通信系统；13、声光预警系统。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种监测系统，用于监测煤矿内部的气体和温度，煤矿内部包括采空区、采区和安全区，监测系统包括气体传感探测系统、温度传感系统和数据处理系统；

气体传感探测系统包括气体传感器组和与气体传感器组相连接的光谱测量系统，其中，气体传感器组设于采空区内，光谱测量系统设于安全区内；

温度传感系统包括温度传感光纤和与温度传感光纤相连接的温度传感探测系统，其中，温度传感光纤设于采空区和采区内，温度传感探测系统设于安全区内；

气体传感探测系统和温度传感系统分别与数据处理系统相连接。

具体地，本发明的监测系统并行设立气体传感探测系统和温度传感系统，气体传感探测系统包括气体传感器组和光谱测量系统，气体传感器组设于采空区内，光谱测量系统设于安全区内，温度传感系统包括温度传感光纤和温度传感探测系统，温度传感光纤设于采空区和采区内，温度传感探测系统设于安全区内；数据处理系统分别与气体传感探测系统和温度传感系统相连接，从而实现了对煤矿内部的气体和温度的及时、高精度监测，且本监测系统维护简单，能够有效解决现有技术中由于采用束管而导致的监测精度不高、无法实现温度采集及束管系统维护困难的问题。

在一个示例中，气体传感器组包括第一气体传感器组和第二气体传感器组，第一气体传感器组和第二气体传感器组分别设于采空区的密闭区内和采空区的间隔区内。

在一个示例中，第一气体传感器组和第二气体传感器组分别与光谱测量系统相连接。

具体地，第一气体传感器组和第二气体传感器组监测的主要气体包括但不限于甲烷(ch4)，一氧化碳(co)，氧气(o2)以及乙炔(c2h2)。

在一个示例中，温度传感光纤包括第一温度传感光纤和第二温度传感光纤；

第一温度传感光纤设于密闭区内，第二温度传感光纤设于采区内。

具体地，在实际监测中，对于采区的监测主要是温度监测，采区一般包括皮带巷、轨道巷和掘进巷，与此相对应，第二温度传感光纤包括设于皮带巷的皮带巷温度传感光纤、设于轨道巷的轨道巷温度传感光纤和设于掘进巷的掘进巷温度传感光纤，其中，皮带巷、轨道巷和掘进巷因为底部作业的需要，皮带巷温度传感光纤、轨道巷温度传感光纤和掘进巷温度传感光纤分别设于皮带巷、轨道巷和掘进巷的巷顶。

在一个示例中，温度传感探测系统包括第一探测子系统和第二探测子系统，第一探测子系统和第二探测子系统分别与第一温度传感光纤和第二温度传感光纤相连接。

在一个示例中，光谱测量系统包括光谱仪和宽带光源；

第一气体传感器组和第二气体传感器组的输入端通过光开关与宽带光源相连接，第一气体传感器组和第二气体传感器组的输出端通过合束器与光谱仪相连接。

具体地，宽带光源覆盖监测危险气体的敏感光谱区间，而光谱仪需要有足够的分辨率和灵敏度用于监测；当存在危险气体时，光谱的形状会在其特征的谱线位置发生变化。不同浓度的危险气体会使特征谱线位置的吸收数值产生不同的变化，从而完成对危险气体的监测。

进一步地，光开关与数据处理系统相连接，光开关由数据处理系统控制。

在一个示例中，温度传感光纤通过连接光纤与温度传感探测系统相连接；

输入端分别通过连接光纤与宽带光源相连接，输出端通过连接光纤与光谱仪相连接。

具体地，温度传感光纤通过连接光纤与温度传感探测系统相连接，此处的温度传感光纤和连接光纤可以使用同一根光纤，也可以使用分别独立的光纤，在实际应用中，优选采用分别独立的光纤，以解决气体传感探测系统的灵敏探测与温度传感光纤输入光高和光强的矛盾。

进一步地，输入端分别通过连接光纤与宽带光源相连接，输出端通过连接光纤与光谱仪相连接，此处的连接光纤可以采用单模或多模光纤，可以传输宽带光源的输出光。

在一个示例中，第一气体传感器组和第二气体传感器组分别包括多个气体传感探头，多个气体传感探头相互并联连接。

具体地，第一气体传感器组和第二气体传感器组分别包括多个气体传感探头，多个气体传感探头的应用可以提高气体监测的灵敏度，同时也解决了气体探测的空间定位精度问题；对于在间隔区内的气体传感探头需要在数据处理系统设置更低的报警阈值，以确定密闭的可靠。

进一步地，气体传感探头之间在入射端以数据处理系统控制的光开关相互切换，并由合束器引导到共有的输出端。

在一个示例中，监测系统还包括通信系统和设于采空区内的多个声光报警器；

声光报警器的数量与气体传感探头的数量相等，每个声光报警器与一个气体传感探头相邻设置；

数据处理系统通过通信系统与多个声光报警器相连接。

具体地，声光报警器采用无线触发的方式，内置电源。通过声光报警器内的通信模块反馈当前的电源余量及当前设备位置，设备可以利用编号与位置关系形成映射。当电源余量不足时，反馈给上位机，通知相关人员更换电源。同时，对于不同区域，上位机设立不同的温度阈值，设置不同的预警级别，并将温度传感光纤的位置信息与煤矿内部的全结构位置一一对应。上位机接收的超温度预警信息将在软件上显示为位置信息，并通知相关人员。同时声光报警器工作，提醒井下工作人员。

进一步地，声光报警器与气体传感探头处于同一位置，通信系统与声光报警器相连接，连接方式可以采用无线连接，电连接或光纤连接，从而使数据处理系统可以控制声光报警器。

在一个示例中，监测系统还包括声光预警系统，声光预警系统与数据处理系统相连接。

具体地，数据处理系统中具有分析计算以及根据预设的判断能力，监测的气体数据和温度数据汇集到数据处理系统，进行分析处理，数据处理系统中的上位机根据处理的数据，对气体浓度设置分级，预警级别分为蓝色、黄色、橙色、红色预警。当信号达到设定的预警值时，启动声光预警系统，并通过其它的网络，比如无线通讯网络，对负责人进行通知。

实施例

如图1-2所示，一种监测系统，用于监测煤矿内部的气体和温度，煤矿内部包括采空区1、采区2和安全区3，监测系统包括气体传感探测系统、温度传感系统和数据处理系统8；

气体传感探测系统包括气体传感器组和与气体传感器组相连接的光谱测量系统6，其中，气体传感器组设于采空区1内，光谱测量系统6设于安全区3内；

温度传感系统包括温度传感光纤和与温度传感光纤相连接的温度传感探测系统7，其中，温度传感光纤设于采空区1和采区2内，温度传感探测系统7设于安全区3内；

气体传感探测系统和温度传感系统分别与数据处理系统8相连接。

其中，气体传感器组包括第一气体传感器组4和第二气体传感器组5，第一气体传感器组4和第二气体传感器组5分别设于采空区1的密闭区102内和采空区1的间隔区101内。第一气体传感器组4和第二气体传感器组5分别与光谱测量系统6相连接。温度传感光纤包括第一温度传感光纤10和第二温度传感光纤9；第一温度传感光纤10设于密闭区102内，第二温度传感光纤9设于采区2内；温度传感探测系统7包括第一探测子系统701和第二探测子系统702，第一探测子系统701和第二探测子系统702分别与第一温度传感光纤10和第二温度传感光纤9相连接。光谱测量系统6包括光谱仪601和宽带光源602；第一气体传感器组4和第二气体传感器组5的输入端通过光开关603与宽带光源602相连接，第一气体传感器组4和第二气体传感器组5的输出端通过合束器604与光谱仪601相连接。温度传感光纤通过连接光纤与温度传感探测系统7相连接；输入端分别通过连接光纤与宽带光源602相连接，输出端通过连接光纤与光谱仪601相连接。第一气体传感器组4和第二气体传感器组5分别包括多个气体传感探头，多个气体传感探头相互并联连接。

具体地，采区2包括皮带巷201、轨道巷202和掘进巷203，与此相对应，第二温度传感光纤9包括设于皮带巷201的皮带巷温度传感光纤901、设于轨道巷202的轨道巷温度传感光纤902和设于掘进巷203的掘进巷温度传感光纤903，根据不同区域的长度，皮带巷温度传感光纤901、轨道巷温度传感光纤902和掘进巷温度传感光纤903可以采用串联方式或并联方式。如图3所示，皮带巷温度传感光纤901、轨道巷温度传感光纤902和掘进巷温度传感光纤903依次串联连接，然后再与第二探测子系统702相连接；如图4所示，温度传感探测系统7还包括第三探测子系统703和第四探测子系统704，皮带巷温度传感光纤901、轨道巷温度传感光纤902和掘进巷温度传感光纤903分别与第二探测子系统702、第三探测子系统703和第四探测子系统704相连接。

如图1-2所示，监测系统还包括通信系统12、设于采空区1内的多个声光报警器11和声光预警系统13；声光报警器11的数量与气体传感探头的数量相等，每个声光报警器11与一个气体传感探头相邻设置；数据处理系统8通过通信系统12与多个声光报警器11相连接；声光预警系统13与数据处理系统8相连接。

综上所述，本发明的监测系统并行设立气体传感探测系统和温度传感系统，气体传感探测系统包括气体传感器组和光谱测量系统，气体传感器组设于采空区内，光谱测量系统设于安全区内，温度传感系统包括温度传感光纤和温度传感探测系统，温度传感光纤设于采空区和采区内，温度传感探测系统设于安全区内；数据处理系统分别与气体传感探测系统和温度传感系统相连接，从而实现了对煤矿内部的气体和温度的及时、高精度监测，且本监测系统维护简单，能够有效解决现有技术中由于采用束管而导致的监测精度不高、无法实现温度采集及束管系统维护困难的问题。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。